[发明专利]高压复合材料储氢气瓶声发射信号处理方法

说明书

本发明涉及无损检测技术领域，旨在提供一种高压复合材料储氢气瓶声发射信号处理方法。包括：针对待测高压复合材料储氢气瓶进行声速测量，采集声发射信号数据和压力数据；并进行处理：使用经验模态分解法分解原始声发射信号为多个本征模态函数；选择包括声发射信号主要特征的若干个IMF重构声发射信号的特征参量并通过线性相关分析确定主要特征参量；使用K均值聚类法对特征参量进行聚类；分析聚类结果，得到主要特征参量与损伤模式的关系。本发明可以有效过滤干扰信号，准确对声发射信号进行分类，有效判断高压复合材料储氢气瓶的损伤机制与损伤演变过程，为后续复合材料气瓶的声发射定期检测奠定基础。

技术领域

本发明涉及高压复合材料储氢气瓶声发射信号处理方法，属于无损检测技术领域，特别是对声发射信号的分析处理。

背景技术

高压复合材料储氢气瓶具有质量轻、承压能力高、耐腐蚀性强等优点，广泛应用于石油化工、航空航天、交通运输等方面，是目前氢气储输的重要方式。但由于高压储氢气瓶储存的介质是易燃易爆的高压氢气，其寿命周期内的安全性一直受到人们的高度重视。高压复合材料储氢气瓶的性能会随着服役时间的增加而逐渐下降，因此检测高压复合材料储氢气瓶的损伤状态对确保其安全至关重要。

声发射技术是一种重要的无损检测技术，能够实现对复合材料的基体开裂、纤维/基体脱粘和纤维断裂等损伤形式的识别和定位，目前已成为复合材料结构健康监测的研究热点，在高压复合材料储氢气瓶无损检测领域得到了初步应用。然而，利用声发射技术监测高压复合材料储氢气瓶的损伤演化时，声发射系统采集到的信号数量大，且干扰信号多，这给声发射信号的后续处理带来了困难，目前仍缺乏一种有效识别、处理高压复合材料储氢气瓶声发射信号的分析方法。此外，国内外对复合材料声发射信号处理方法的研究主要集中在复合材料层合板领域，没有一种系统的声发射方法来判断复合材料气瓶的损伤机制与损伤演变过程，因此提供一种高压复合材料储氢气瓶声发射信号处理方法具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术解决是，克服现有技术的不足，提供一种高压复合材料储氢气瓶声发射信号处理方法。

为解决上述技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种高压复合材料储氢气瓶声发射信号处理方法，包括以下步骤：

(1)在待测的高压复合材料储氢气瓶上均匀布置至少包括8个宽频传感器，并分别通过信号线连接至声发射检测系统；宽频传感器和声发射检测系统的布置方式可参照名称为“基于声发射技术的复合材料气瓶水压爆破监测装置及方法”(申请号为201810026266.1)的中国发明申请公开内容。

(2)对待测的高压复合材料储氢气瓶进行声速测量，全程采集各宽频传感器的声发射信号数据和压力数据；数据的测量与采集方法可以参照名称为“基于声发射技术的复合材料气瓶水压爆破监测装置及方法”(申请号为201810026266.1)的中国发明申请公开内容。

(3)将采集到的数据传送至计算机，利用计算机对数据进行下述处理：

过程一，使用经验模态分解法分解原始声发射信号为多个本征模态函数；

过程二，选择包括声发射信号主要特征的若干个IMF重构声发射信号的特征参量并通过线性相关分析确定主要特征参量；

过程三，使用K均值聚类法对特征参量进行聚类；

过程四，分析聚类结果，得到主要特征参量与损伤模式的关系。

本发明中，所述过程一用于分解原始声发射信号，以消除干扰噪声并提取损伤信号特征；具体包括以下步骤：